[发明专利]一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置及其控制方法

权利要求书

1.一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置，其特征在于：包括风力机组(1)、塔筒(2)、漂浮式平台、若干系泊缆绳(7)和若干波浪能浮体(5)，风力机组(1)安装在塔筒(2)顶端，塔筒(2)底端安装在漂浮式平台上，每个波浪能浮体(5)均通过柔性缆(13)铰接在漂浮式平台上，漂浮式平台漂浮在海面，漂浮式平台通过若干系泊缆绳(7)连接至海床。

2.根据权利要求1所述的一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置，其特征在于：所述的漂浮式平台包括中心浮筒(3a)、三个主浮筒(3)和桁架(4)，中心浮筒(3a)安装在桁架(4)中间，塔筒(2)底端同心安装在中心浮筒(3a)的顶端，三个主浮筒(3)通过桁架(4)以中心浮筒(3a)为中心沿周向均匀分布，每个主浮筒(3)的底部侧面通过一个系泊缆绳(7)连接至海床；每个主浮筒(3)底部的对称两侧面还分别安装有支架(6)，每个波浪能浮体(5)均通过柔性缆(13)铰接在各自的支架(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置，其特征在于：所述的波浪能浮体(5)包括浮体壳体和发电器，发电器安装在浮体壳体内部；发电器包括发电器壳体、控制系统、刚性活塞杆(12)、活塞结构(15)、若干复位弹簧(16)和液压发电系统(17)，发电机壳体为空心筒状，发电机壳体竖直安装在浮体壳体内部，控制系统、活塞结构(15)、各个复位弹簧(16)和液压发电系统(17)安装在发电机壳体内部，控制系统和液压发电系统(17)电连接；活塞结构(15)水平布置在发电机壳体内部，活塞结构(15)的侧周面紧贴发电机壳体的内壁面；液压发电系统(17)的液压缸的缸身安装在发电机壳体的内顶面，液压发电系统(17)的液压杆竖直向下连接活塞结构(15)的顶面中心，各个复位弹簧(16)以液压发电系统(17)为中心沿周向均匀分布，各个复位弹簧(16)的顶端连接在发电机壳体的内顶面，各个复位弹簧(16)的底端连接在活塞结构(15)的顶面；刚性活塞杆(12)竖直布置，刚性活塞杆(12)的顶端连接活塞结构(15)的底面中心，刚性活塞杆(12)的底端依次穿设出发电机壳体和浮体壳体后通过柔性缆(13)铰接在各自的支架(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置，其特征在于：所述的浮体壳体为空心球状，浮体壳体的内部通过同心的空心内球体自外向内划分为湿舱室(8)和干舱室(9)，湿舱室(8)和干舱室(9)不相连通，空心球体和浮体壳体不相接触，发电器安装在空心内球体内部；浮体壳体外壁上还开通若干连通湿舱室(8)的进水口(10)和出水口，每个进水口(10)上均设有电控阀门，每个出水口上均设有抽水泵(14)，各个电控阀门和抽水泵(14)均电连接控制系统。

5.根据权利要求1所述的一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置，其特征在于：所述的风力机组(1)上还装有波高仪，波高仪电连接各个控制系统。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种波浪能装置的控制方法，其特征在于：方法包括如下步骤：

步骤1：波浪能装置在海上受到风浪作用，波浪能装置的风力机组(1)在风力作用下旋转，将机械能转化为电能实时发电；

步骤2：风力机组(1)上的波高仪实时监测有效波高h，并将有效波高h传输至各个波浪能浮体(5)的控制系统中；

步骤3：各个控制系统根据波高仪实时监测的有效波高h和预设最大波高h_max实时控制波浪能装置的各个波浪能浮体(5)，实现波浪能装置的连续控制。

7.根据权利要求6所述的一种波浪能装置的控制方法，其特征在于：所述的步骤3中，各个控制系统根据波高仪实时监测的有效波高h和预设最大波高h_max实时控制波浪能装置的各个波浪能浮体(5)，实现波浪没能装置的连续控制，具体如下：

当控制系统判定有效波高h≤h_max，h_max为预设最大波高，则各个波浪能浮体(5)浮于海面，各个波浪能浮体(5)的湿舱室(8)未装载海水，各个控制系统控制各个进水口(10)的电控阀门和出水口的抽水泵(14)关闭，各个波浪能浮体(5)随着波浪起伏与漂浮式平台产生相对位移，各个柔性缆(13)带动刚性活塞杆(12)和活塞结构(15)往复运动，与波浪能浮体(5)的浮体壳体产生相对位移，同时活塞结构(15)带动液压发电系统(17)的液压缸中的活塞杆和缸体产生相对运动，驱使液压发电系统(17)运作发电，波浪能装置处于发电模式；

当控制系统判定hh_max，则控制系统控制各个波浪能浮体(5)的进水口(10)的电控阀门打开，各个出水口的抽水泵(14)关闭，各个液压发电系统(17)停止运行，各个活塞结构(15)与各自的波浪能浮体(5)锁定，各个波浪能浮体(5)的湿舱室(8)注水使得各个波浪能浮体(5)下沉，直至各个柔性缆(13)绷紧，拉动波浪能装置下沉，波浪能装置处于下沉模式；当控制系统判定有效波高h≤h_max时，各个进水口(10)的电控阀门关闭，各个出水口的抽水泵(14)打开，各个波浪能浮体(5)的湿舱室(8)抽水，各个波浪能装置(5)上浮直至浮于海面，波浪能装置自下沉模式转变为发电模式。